(57)【要約】【課題】  オンラインでも使用可能な分光透過率測定装置を提供する。【解決手段】  Ｃ型フレーム２の中には光源部３が設けられており、光源部３の中に設けられたアパーチャ蛍光管からの光４が、被測定物体１を照射し、透過した光４が、Ｃ型フレーム２中に設けられた検出部５で検出されるようになっている。光源部３及び検出部５には、それぞれ内部温度を測定する温度センサ６、７が設けられ、これらの出力は、検出部５の出力と共に、計測用計算機８に入力されるようになっている。分光センサには、特開２００３−１３１０１５号公報に記載されているものが使用されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続スペクトルを有し連続的に光を放出する光源と、被測定物体に照射され前記被測定物体を透過した前記光源よりの光を分光する分光センサとを有し、前記分光センサは、透過波長可変フィルタと、金属積層膜を熱圧着して作製した金属コリメータと、一次元リニアセンサを組み合わせて構成されたものであることを特徴とする分光透過率測定装置。
【請求項２】
光源として昼光色タイプ又は昼白色タイプの蛍光灯を用いていることを特徴とする請求項１に記載の分光透過率測定装置。
【請求項３】
光源としてアパーチャ蛍光管を用いていることを特徴とする請求項１に記載の分光透過率測定装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のうちいずれか１項に記載の分光透過率測定装置と、前記分光透過率測定装置で測定された特定波長における分光透過率の値を入力して、予め作成された検量線に基づいて、前記被測定物体の厚さを算出する厚さ算出装置を有することを特徴とする透過型厚さ計。
【請求項５】
請求項１から請求項３のうちいずれか１項に記載の分光透過率測定装置と、前記分光透過率測定装置で測定された可視光域の特定波長における分光透過率の値を入力して、予め記憶された等色関数を用いて、前記被測定物体の色彩値を算出する色彩値算出装置を有することを特徴とする色彩値測定装置。
【請求項６】
連続スペクトルを連続的に被測定物体に照射し、被測定物体を透過した光を、透過波長可変フィルタと、金属積層膜を熱圧着して作製した金属コリメータと、一次元リニアセンサを組み合わせて構成された分光センサにより分光し、前記リニアセンサの出力から分光透過率を算出することを特徴とする分光透過率測定方法。
【請求項７】
前記被測定物体を透過した光の強さに応じて、前記一次元リニアセンサの走査周期を調整することを特徴とする請求項６に記載の分光透過率測定方法。
【請求項８】
請求項６又は請求項７に記載の分光透過率測定方法であって、前記被測定物体の無い状態で、光源よりの光を直接前記分光センサに照射して前記一次元リニアセンサの出力を基準出力として求め、前記被測定物体を測定した際に得られる前記一次元リニアセンサの出力を前記基準出力で割ったものを、分光スペクトルとすることを特徴とする分光透過率測定方法。
【請求項９】
請求項８に記載の分光透過率測定方法であって、前記光源が入った筐体及び前記分光センサが入った筐体の少なくとも一方の温度を測定し、測定された温度が、前回基準出力を求めたときの温度から所定量以上変化した場合に、新たに基準出力を求めることを特徴とする分光透過率測定方法。
【請求項１０】
請求項８又は請求項９に記載の分光透過率測定方法により、連続して走行する被測定物体の分光透過率を前記被測定物体の製造ライン又は検査ライン中においてリアルタイムで求める方法であって、前記基準出力を求める際には、測定装置を測定位置から待避させて、前記光源の光が直接前記分光センサに照射されるような状態として、前記基準出力を求めることを特徴とする分光透過率測定方法。
【請求項１１】
光源としてアパーチャ蛍光管を用いていることを特徴とする請求項６から請求項１０のうちいずれか１項に記載の分光透過率測定方法。
【請求項１２】
請求項６から請求項１１に記載の分光透過率測定方法によって測定された分光透過率のうち、特定波長における分光透過率と、予め作成された検量線に基づいて、前記被測定物体の厚さを算出することを特徴とする厚さ測定方法。
【請求項１３】
請求項６から請求項１１に記載の分光透過率測定方法によって測定された分光透過率のうち、可視光の分光透過率より、等色関数を用いて前記被測定物体の色彩値を求めることを特徴とする色彩値計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分光透過率測定装置、透過型厚さ計、色彩値測定装置、分光透過率測定方法、厚さ測定方法、及び色彩値測定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
被測定物体に光源からの光を照射し、被測定物体を透過した光を分光することにより分光透過率を測定する分光透過率測定装置は従来から製造販売されているが、オフラインで使用するもの、又は液体等の透明度の高いものを測定するものに限られていた。
【０００３】
一方、紙等の色彩を測定する方法としては、一般に分光反射率を測定し、それに基づいて色彩を測定する方法が用いられている。しかしながら、要求される品質の高度化に伴い、分光反射率と共に、分光透過率をオンライン、すなわち製造ライン又は検査ライン中において測定することが要求されるようになってきている。
【０００４】
従来、オンラインで使用できる分光透過率測定装置が開発できなかったのは、一般に紙等においては、透過光の強度が非常に弱いためである。すなわち、分光反射率を測定する場合には、少なくとも数％の反射率が得られるのに対し、紙等の透過率はその厚さの増加につれて急激に減少し、わずかな透過率しか得られなかった。そのため、回折格子を用いた従来の分光計では、光量が不足して精度の良い測定ができなかった。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１３１０１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、オンラインでも使用可能な分光透過率測定装置及び分光透過率測定方法を提供することを主要な課題とし、さらには、これらを使用した透過型厚さ計、厚さ測定方法、色彩測定装置、色彩測定方法を提供することを副次的な課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するための第１の手段は、連続スペクトルを有し連続的に光を放出する光源と、被測定物体に照射され前記被測定物体を透過した前記光源よりの光を分光する分光センサとを有し、前記分光センサは、透過波長可変フィルタと、金属積層膜を熱圧着して作製した金属コリメータと、一次元リニアセンサを組み合わせて構成されたものであることを特徴とする分光透過率測定装置である。
【０００８】
本発明者等は、透過波長可変フィルタと、金属積層膜を熱圧着して作製した金属コリメータと、一次元リニアセンサを組み合わせて構成された分光センサの発明を行った。この発明は、特開２００３−１３１０１５号公報（特許文献１）として出願公開されている。この分光センサは、透過波長可変フィルタを分光素子として使用しているので、回折格子を分光素子として使用した場合に比して、短時間、かつ小さな空間内で分光を行うことができ、金属積層膜を熱圧着して作製した金属コリメータを、透過波長可変フィルタから一次元リニアセンサまでの導光素子として使用しているので、光の拡散を防止しながら、光量ロスが少ない状態で、導光を行うことができるという特徴を有している。
【０００９】
本手段で特に特徴的であるのは、光量が少ない（あるいは光量の変化幅が大きい）という性質を有する分光透過率を精度よく測定するために、一次元リニアセンサを光検出器として使用していることである。すなわち、一次元リニアセンサは、その走査周期を変えることにより、電荷蓄積素子に蓄積される電荷の量を可変とすることができる。よって、受光光量が弱い場合でも、走査周期を長くすれば蓄積時間が長くなり、分光透過率の測定に十分な出力を得ることができる。
【００１０】
一次元リニアセンサが、このような性質を有するため、本手段においては、連続スペクトルを有し連続的に光を放出する光源を使用することができる。従来の分光透過率測定装置においては、このような光源の光量は少ないため、瞬間的に大きな光量を放出できるストロボランプを光源として使用していた。しかし、ストロボランプは、瞬間的な光量は大きくても、所定時間間隔でしか発光できないため、平均的な光量は小さい。
【００１１】
これに対し、本手段においては、一次元リニアセンサの電荷蓄積を使用しているため、瞬間的な光量は小さくても連続的に光を放出する光源を使用することができ、結果的に短時間で分光透過率を測定することができる。
【００１２】
以上のような理由により、本手段を用いれば、従来不可能であったオンラインにおいての分光透過率の測定が可能となる。
【００１３】
前記課題を解決するための第２の手段は、前記第１の手段であって、光源として昼光色タイプ又は昼白色タイプの蛍光灯を用いていることを特徴とするものである。
【００１４】
分光透過率測定装置の光源としては、波長400〜700nmの範囲で十分な光量のあること、ランプから発生する光を直接使えること、発熱量が小さいこと、小型であり、直管型であること、寿命が長いこと（1000時間以上）、輝度変化が小さいこと、温度依存性が小さいこと、安価であることという条件を満足するものが好ましい。
【００１５】
白色灯は、輝度温度が3000Ｋ以下では400nm側の短波長側での出力が小さくなる。又、キセノン光源、メタハロイド光源は、波長分布は適しているが、発熱量が大きく、光源ボックスが必要であり、投光には光ファイバを必要とする。白色ＬＥＤ光源は、現在のところ、400nm付近の光量が少なく、分光透過率を求めるのは不十分である。
【００１６】
昼光色タイプ又は昼白色タイプの蛍光灯は、温度依存性の問題を除いては、前述のような要求をほぼ満足するので、光源として好ましい。
【００１７】
前記課題を解決するための第３の手段は、前記第１の手段であって、光源としてアパーチャ蛍光管を用いていることを特徴とするものである。
【００１８】
アパーチャ蛍光管は、比較的大きな光量の連続スペクトルを有する光を連続的に放出することができる（勿論、微視的に見れば交流点灯の場合には点滅していると考えることができるが、このように電源に依存して点滅しているだけで、人間が点滅を感じないようなものは連続点灯とみなす。この点は、前記第２の手段の昼光色タイプ又は昼白色タイプの蛍光灯についても同じである）。しかも、安価で容易に入手できるので、前記第１の手段における光源として適当なものである。又、通常の蛍光灯に比して光量を多くとることができ、かつ、小型で、電源装置を別置きにすることができるので、検出部の大きさを小さくすることができる。
【００１９】
前記課題を解決するための第３の手段は、前記第１の手段から第３の手段のいずれかの分光透過率測定装置と、前記分光透過率測定装置で測定された特定波長における分光透過率の値を入力して、予め作成された検量線に基づいて、前記被測定物体の厚さを算出する厚さ算出装置を有することを特徴とする透過型厚さ計である。
【００２０】
被測定物体が同一の場合、所定の波長に注目すると、その分光透過率の対数と被測定物体の厚さは比例関係にある。よって、この比例常数を予めキャリブレーション等により求めたり、検量線を作成しておくことにより、特定波長における分光透過率が分かれば、被測定物体の厚さを知ることができる。
【００２１】
前記課題を解決するための第５の手段は、前記第１の手段から第３の手段のいずれかの分光透過率測定装置と、前記分光透過率測定装置で測定された可視光域の特定波長における分光透過率の値を入力して、予め記憶された等色関数を用いて、前記被測定物体の色彩値を算出する色彩値算出装置を有することを特徴とする色彩値測定装置である。
【００２２】
可視光域の分光透過率が分かれば、等色関数を用いて被測定物体の色彩値を算出することができる。
【００２３】
前記課題を解決するための第６の手段は、連続スペクトルを連続的に被測定物体に照射し、被測定物体を透過した光を、透過波長可変フィルタと、金属積層膜を熱圧着して作製した金属コリメータと、一次元リニアセンサを組み合わせて構成された分光センサにより分光し、前記リニアセンサの出力から分光透過率を算出することを特徴とする分光透過率測定方法である。
【００２４】
前記課題を解決するための第７の手段は、前記第６の手段であって、前記被測定物体を透過した光の強さに応じて、前記一次元リニアセンサの走査周期を調整することを特徴とするものである。
【００２５】
前記第１の手段の説明の欄において述べたように、前記第５の手段においても、受光量を一次元リニアセンサによって蓄積電荷に変えて測定を行うことに最大の特徴を有する。被測定物体に応じて受光量が大きく変化する場合があり、このような場合、一次元リニアセンサの走査時間が短いと、受光量が少ない場合に十分な測定精度が得られないことがあり、一方、一次元リニアセンサの走査時間が短いと、受光量が多い場合に一次元リニアセンサやその後に接続される増幅器やＡ／Ｄ変換器が飽和して、正確な測定ができない場合がある。
【００２６】
一次元リニアセンサは、走査時間を変化させることにより蓄積時間を変化させ、蓄積電荷量を変えることができるという特徴を有しているので、本手段においては、被測定物体を透過した光の強さに応じて、一次元リニアセンサの走査周期を調整するようにしている。
【００２７】
調整方法は、所定量の一次元リニアセンサの出力が得られるように、被測定物体に応じて、予め走査周期を決定しておく方法、実際の一次元リニアセンサ（又はその後の増幅器やＡ／Ｄ変換器）の出力が所定の値になるように（最高の出力値が飽和しない範囲でできるだけ大きな値にすることが好ましい）、自動的に走査周期を変更する方法等がある。
【００２８】
走査周期を変更すると、それに応じて一次元リニアセンサの出力も変わるので、分光透過率を求める際に、一次元リニアセンサの出力を走査周期で割って規格化しておくことが必要なことは言うまでもない。本手段によれば、分光透過率の値が大きく変化する場合でも、同じ装置により測定を行うことができる。
【００２９】
前記課題を解決するための第８の手段は、前記第６の手段又は第７の手段であって、前記被測定物体の無い状態で、光源よりの光を直接前記分光センサに照射して前記一次元リニアセンサの出力を基準出力として求め、前記被測定物体を測定した際に得られる前記一次元リニアセンサの出力を前記基準出力で割ったものを、分光スペクトルとすることを特徴とするものである。
【００３０】
一般に分光計においては、出力が光源のスペクトルの影響を受けるので、得られた分光スペクトルを光源のスペクトルで割り算して規格化する必要がある。規格化の方法としては、例えばカタログ等に掲載された光源のスペクトル分布により規格化したり、工場出荷の前に光源のスペクトル分布を測定してそれに基づいて規格化しておく方法もあるが、本手段においては、被測定物体の無い状態で、光源よりの光を直接前記分光センサに照射して一次元リニアセンサの出力を基準出力として求め、被測定物体を測定した際に得られる一次元リニアセンサの出力を基準出力で割ったものを、分光スペクトルとするようにしているので、被測定物体自体が有する分光スペクトルを精度よく測定することができる。
【００３１】
前記課題を解決するための第９の手段は、前記第８の手段であって、前記光源が入った筐体及び前記分光センサが入った筐体の少なくとも一方の温度を測定し、測定された温度が、前回基準出力を求めたときの温度から所定量以上変化した場合に、新たに基準出力を求めることを特徴とするものである。
【００３２】
光源のスペクトルは一定ではなく、光源の温度等の影響により変化することがある。又、分光センサの特性もその温度により変化することがある。本手段においては、このような変化がある場合には、光源が入った筐体の温度、分光センサが入った筐体の温度を測定し、測定された温度が、前回基準出力を求めたときの温度から所定量以上変化した場合に、新たに基準出力を求めるようにしているので、常に正確に分光透過率を測定することができる。
【００３３】
前記課題を解決するための第１０の手段は、前記第８の手段又は第９の手段の分光透過率測定方法により、連続して走行する被測定物体の分光透過率を前記被測定物体の製造ライン又は検査ライン中においてリアルタイムで求める方法であって、前記基準出力を求める際には、測定装置を測定位置から待避させて、前記光源の光が直接前記分光センサに照射されるような状態として、前記基準出力を求めることを特徴とするものである。
【００３４】
被測定物体の分光透過率をオンラインで求める場合、測定装置の光源と検出器の間には、常に被測定物体が存在する場合が多い。このような場合には、測定装置そのものを測定位置から待避させることにより、光源からの光が直接分光センサに入力するようにして基準出力を求めるようにすればよい。
【００３５】
前記課題を解決するための第１１の手段は、前記第６の手段から第１０の手段のいずれかであって、光源としてアパーチャ蛍光管を用いていることを特徴とするものである。
【００３６】
前記課題を解決するための第１２の手段は、前記第６の手段から第１０の手段のいずれかの分光透過率測定方法によって測定された分光透過率のうち、特定波長における分光透過率と、予め作成された検量線に基づいて、前記被測定物体の厚さを算出することを特徴とするものである。
【００３７】
前記課題を解決するための第１３の手段は、前記第６の手段から第１０の手段のいずれかの分光透過率測定方法によって測定された分光透過率のうち、可視光の分光透過率より、等色関数を用いて前記被測定物体の色彩値を求めることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００３８】
本発明によれば、オンラインでも使用可能な分光透過率測定装置及び分光透過率測定方法を提供すること、さらには、これらを使用した透過型厚さ計、厚さ測定方法、色彩測定装置、色彩測定方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
以下、本発明の実施の形態の例を、図を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態の１例であるオンライン分光透過率測定装置の例を示す概要図である。被測定物体１を挟むようにしてＣ型フレーム２が設けられており、このＣ型フレーム２は、前後（図の左右）に移動して、測定部がラインの中に入ったり、ラインから外れた位置になったりできるようになっている。
【００４０】
Ｃ型フレーム２の中には光源部３が設けられており、光源部３の中に設けられたアパーチャ蛍光管（図示せず）からの光４が、被測定物体１を照射し、透過した光４が、Ｃ型フレーム２中に設けられた検出部５で検出されるようになっている。光源部３及び検出部５には、それぞれ内部温度を測定する温度センサ６、７が設けられ、これらの出力は、検出部５の出力と共に、計測用計算機８に入力されるようになっている。アパーチャ蛍光管には、高周波電源装置９より高周波電源が供給され、アパーチャ蛍光管は高周波点灯されるようになっている。高周波点灯しているのは、交流点灯による蛍光管の点滅が、リニアセンサの走査周期との関係で測定結果に影響を与えないようにするためであり、リニアセンサの走査周期に比して十分短い周期の周波数で点灯する必要がある。費用の問題がなければ直流点灯することが好ましい。
【００４１】
図２は、検出部５内に設置される分光センサと付属回路の概要を示す図である。この分光センサは、特許文献１に記載された構造を有するものを使用している。被測定物体１を透過した透過光は、透過波長可変フィルタ１１に入射し分光される。透過波長可変フィルタ１１により分光された光はコリメータ１２を通してリニアセンサパッケージ１３内のリニアセンサ１４に導かれる。透過波長可変フィルタ１１とコリメータ１２とリニアセンサパッケージ１３は、接触させた構造とする。リニアセンサ１４はリニアセンサパッケージ１３の中に固定され、ガラス窓（図示せず）を通して、コリメータ１２からの光を受光し、電気信号に変換する機能を持つ。
【００４２】
透過波長可変フィルタ１１を透過する光の波長は、透過波長可変フィルタ１１の幅方向位置に対応して定まる。コリメータ１２は、透過波長可変フィルタ１１の幅方向各位置から出る光を、他の位置から出る光と混合しない状態でリニアセンサ１４に導く。よって、リニアセンサ１４の各素子の出力を知ることにより、透過波長可変フィルタ１１に入射する光の分光特性を知ることができる。
【００４３】
リニアセンサ１４の出力は増幅器１５により増幅され、Ａ／Ｄ変換器１６によりデジタル信号に変換され、計測用計算機８に送られる。計測用計算機８からの指令によりリニアセンサ１４の走査周期を変更したり、増幅器１５の増幅率を変更するために、検出部制御装置（図示せず）が設けられている。
【００４４】
このような分光透過率測定装置における被測定物体１の分光透過率の測定は、以下のようにして行う。これらの制御シーケンスは計測用計算機８内に格納され、計測用計算機８による制御により行われる。
【００４５】
まず、光源であるアパーチャ蛍光管のスペクトル分布を測定する。そのために、Ｃ型フレーム２を後退（図２の右側に移動）させて、光源部３からの光４が直接検出部５に到達するような状態とする。この状態で、計測用計算機８は、リニアセンサ１４の走査周期、増幅器１５の増幅率を指定する信号を検出部制御装置に送り、検出部制御装置は、この信号に基づいてリニアセンサ１４の走査周期、増幅器１５の増幅率を決定する。
【００４６】
前述のように、リニアセンサ１４の信号は増幅器１５で増幅され、Ａ／Ｄ変換器１６でデジタル信号に変えられて計測用計算機８に送出される。計測用計算機８は、この信号を予め定められた回数であるＮ回受信し、その平均値を算出して、基準出力（光源のスペクトルに対応）として記憶する。このとき、温度センサ６、７の信号も取り込んで記憶する。
【００４７】
このようにして基準出力の取り込みが終わると、Ｃ型フレーム２を前進させ、光源部３からの光４が、被測定物体１を透過して検出部５に到達するようにする。この状態で、計測用計算機８は、リニアセンサ１４の走査周期、増幅器１５の増幅率を指定する信号を検出部制御装置に送り、検出部制御装置は、この信号に基づいてリニアセンサ１４の走査周期、増幅器１５の増幅率を決定する。この走査周期と増幅率は、被測定物体１の種類（予想される透過光の光量）に応じて予め定めておき、それを使用してもよいし、実際のリニアセンサ１４、増幅器１５、Ａ／Ｄ変換器１６の信号を何回か入力し、リニアセンサ１４、増幅器１５、Ａ／Ｄ変換器１６のいずれもが飽和しないように（例えば、得られた出力のうち最大のものが、リニアセンサ１４、増幅器１５、Ａ／Ｄ変換器１６について、飽和する値の９５％程度になるように）設定するようにしてもよい。
【００４８】
前述のように、リニアセンサ１４の信号は増幅器１５で増幅され、Ａ／Ｄ変換器１６でデジタル信号に変えられて８に送出される。計測用計算機８は、この信号を予め定められた回数であるＮ’回受信し、その平均値を算出して、測定出力として記憶する。このとき、温度センサ６、７の信号も取り込んで記憶する。
【００４９】
そして、各波長毎に、測定出力を前記の基準出力で割ることにより、被測定物体１の分光透過率を求める。この割り算をする前に、前記リニアセンサ１４の走査周期、増幅器１５の増幅率を勘案して、基準出力、測定出力の正規化を行う必要がある。すなわち、同じ光量が透過波長可変フィルタ１１に入射した場合でも、増幅器１５の出力は、リニアセンサ１４の走査周期と増幅器１５の増幅率の積に比例して増加する。よって、実際に得られた出力を、リニアセンサ１４の走査周期と増幅器１５の増幅率の積で割ることにより正規化し、その上で、前述の測定出力の基準出力による正規化のために使用する。
【００５０】
このような測定と計算を繰り返して、走行する被測定物体１の分光透過率を連続的に測定するが、その際、温度センサ６、７の出力も同時に検出しておく。そして、検出された温度と、基準入力測定時に検出された温度とを比較し、これらの差が温度センサ６、７のどちらか一方について所定値を超えた場合には、被測定物体１の分光透過率の測定を中止し、新たに光源であるアパーチャ蛍光管のスペクトル分布を測定して基準出力とする。これにより、温度変化の影響に起因してアパーチャ蛍光管のスペクトル分布、分光センサの特性のいずれかが変化した場合にも、その影響を排除して正確な分光透過率の測定を行うことができる。
【００５１】
以上の例においては、光源としてアパーチャ蛍光管を用いたが、アパーチャ蛍光管は、光量が大きい反面、同じワット数でも温度が高くなり、かつ、温度が５０℃以上の環境下で500時間以上点灯すると、シールドリングの近辺が黒色化し、輝度の低下をもたらすことがある。このようなことが問題になる場合には、アパーチャ蛍光管の代わりに、昼光色タイプ又は昼白色タイプの蛍光灯を用いることが好ましい。
【００５２】
昼光色タイプ又は昼白色タイプの蛍光灯は、分光透過率を測定するのに十分な波長帯域を有する。波長特性的には写真撮影用のものが最適であるが、現在のところ４０Ｗ以上の出力を有するものしか販売されていない。その寸法は、管径３８mm、管長1200mmと大きい。従って、管サイズの小さい蛍光管を選択する必要がある。例えば、東芝製メロウホワイト（昼光色）ＦＬ４Ｎ（商品名）を使用するのが適当である。この蛍光灯の大きさは、直径が15.5mm、長さが134.5mmと小型である。
【００５３】
昼光色タイプ又は昼白色タイプの蛍光灯は、使用温度が２０〜２５℃のときに出力が最大となるように設計されており、温度変化により出力が変化するので、分光透過率測定装置用として使用するためには、温度を一定に保つことが好ましい。ただし、２５℃以下の温度で一定に保つためには、冷却装置が必要であり、設備が大型化し効果となる。よって、多少の出力の低下を甘受して、雰囲気温度より高い温度に制御することが好ましい。すなわち、蛍光灯を収納するボックスを断熱材で覆い、ヒータにより所定温度に加熱制御を行って、蛍光灯の温度を一定に保つようにする。
【００５４】
可視光域において分光透過率の測定を行うことができれば、これに基づいて、公知の方法により、透過した光の色彩値の測定が可能となる。すなわち、等色関数と分光透過率から、ＸＹＺ表色系のＸ，Ｙ，Ｚの値が計算できる。
【００５５】
そしてこれらの値からＣＩＥ表色系のＬ＊，ａ＊，ｂ＊値の演算ができる。又、被測定体の基準値を測定登録しておけば、基準値との色差値ΔＬ＊，Δａ＊，Δｂ＊、ΔＥab＊の演算も容易にできる。
【００５６】
又、被測定物体自体の分光透過率が安定している状態では、特定波長における分光透過率を測定することにより、被測定物体の厚さを測定することができる。すなわち、測定される分光透過率Ｉと被測定物体の厚さｘとの間には、比例定数をｋとして
ｘ＝−ｋ＊ln（Ｉ）
の関係がある（ランベルト・ベールの法則）。よって、予めキャリブレーションにより比例定数ｋの関係を求めておけば、分光透過率Ｉの値から被測定物体の厚さｘを算出することができる。よって、Ｘ線厚さ計のような別の厚さ計を使用しなくても、被測定物体の厚さを測定することが可能となる。
【００５７】
場合によっては、上記のような関係が完全には成立しない場合があるので、このような場合は、ｘとＩとの関係を示す検量線を求めておき、Ｉからｘを算出するようにしてもよい。又、複数の波長における分光透過率から、以上のようにして被測定物体の厚さを求め、その平均値を最終的な厚さとして採用するようにしてもよい。
【実施例】
【００５８】
本発明の分光透過率測定装置の実施例として、オフライン用の分光透過率測定装置を製作した。その仕様を以下に示す。
＜光源＞
光源としては、連続的に発光を行うものが必要である。キセノン光源、ハロゲン光源等もこのような連測光源であるが、小型化が困難であるので、アパーチャ蛍光管を使用することとした。アパーチャ蛍光管としては、アイテックシステム株式会社製ＦＬ１５−１３５Ｓ型（商品名）を使用した。これは、Ｄ型と呼ばれるタイプのものであり、短波長（400nm）から長波長（700nm）にわたって多くの光量が得られるものである。
＜分光センサ＞
分光センサとしては図２に示すようなものを使用した。透過波長可変フィルタは、ＯＣＬＩ社製ＬＶＦ（400-700nm）を使用した。金属コリメータは、幅４０μｍ、長さ2200μｍの穴がピッチ５０μｍ間隔で２５６個開いたものを使用した。リニアセンサは、浜松ホトニクス社製のＮＭＯＳリニアイメージセンサを使用した。この分光センサの波長感度域は、400〜700nm、波長分解能は1.5nm（201画素）である。
【００５９】
リニアセンサの走査周期Ｔは、１３、１７、２０、２５、３３、５０，100、200、500、1000、2000msの１１段階に可変とし、増幅器の増幅率Ａは２、５、１０、１３倍の４段階に可変とした。
【００６０】
これにより受光量が最大のときは、走査周期１３ms、増幅率２倍とし、受光量が最小のときは走査周期2000ms、増幅率１３倍とすることにより、測定倍率を1000倍可変とすることができ、透過率が100％〜0.1％の測定対象まで測定可能となる。又、Ａ／Ｄ変換器は１２ビットのものを使用した。よって、分解能は（１／4096）である。
【００６１】
又、測定データの平均値を求めるための測定回数Ｎは、１〜１０までの回数と、２０、３０、４０、５０、１００回に切り換え可能とした。
【００６２】
このような分光透過率測定装置を使用して以下のような方法により測定を行った。
(1)  光源の分光出力を測定し、測定周期Ｔ，増幅度Ａ、測定平均回数Ｎなどと共に、光源の分光出力の測定値を記憶する。
(2)  次に光源と分光センサの間の決められた位置に被測定対象物をセットし、その分光透過出力を測定する。測定周期Ｔ、増幅度Ａを光源測定時と比較し、それぞれの分光出力を、それぞれのＴ×Ａの値で割って正規化し、その上で、分光透過率（分光透過出力／光源の分光出力）を演算し、モニタ上に表示すると共にメモリーに記憶する。
(3)  測定した分光透過率に基づき、等色関数を用いて光源を仮定し、Ｌ＊、ａ＊，ｂ＊系の色彩値を求める。
＜測定結果＞
（測定結果１）
透過率が小さい被測定物体の例としてコピー用紙の分光透過率を測定した。図３に、コピー用紙を０枚〜１４枚まで１枚ずつ増やして測定したときの分光透過率の値を示す。枚数の増加につれて分光出力が急激に低下するので、それに合わせて測定周期Ｔ，増幅度Ａを増加させて測定を行い、前出のように、測定周期Ｔ，増幅度Ａで正規化した後、同様に正規化した光源の分光出力で割ることにより、これらのデータを求めた。
【００６３】
コピー紙１枚で透過率（τ）は短波長側（400nm）で0.027程度、長波長側（700nm）で0.048程度と小さい。又、紙の枚数の増加に伴い透過率が急激に低下しているのが分かる。
【００６４】
図４に、図３と同じデータを対数目盛で示す。短波長側は、出力が小さいこともあり枚数が１０枚を越えると誤差が大きいようである。対数値（―４）は0.0001に相当するので、これは測定限界と考えた方が良い。これに対し、600nm以上の波長では、１４枚でも透過率は測定できているといえる。
【００６５】
図５に、紙の枚数を変えた場合の色彩値Ｌ＊、ａ＊，ｂ＊の変化を示す。同じデータとＸ−ＹーＺ系の色彩値の変化を表１に示す。これらを見ると分かるように、紙の枚数が６枚を超えるとＬ＊の値が負となっており不合理である。これはＹの値が小さくなったためである。Ｌ＊の値を正確に計測するためには、Ｌ＊の計算式を変える必要があることを示しているが、逆に、透過型の色彩計で、このように暗い値を測定する意味があるかどうかは疑問である。
【００６６】
【表１】
2005326393.tif 000003
【００６７】
図６に、代表的な波長における紙の枚数と、分光透過率の対数との関係を示す。前述のように、分光透過率の対数は紙の枚数に比例するはずであるが、枚数が１枚以上ではほぼリニアな関係にあるものの、枚数が０枚〜２枚の間ではリニアな関係が得られていない。
【００６８】
通常は、厚さ計としては、このような広い範囲の厚さを測定するものではなく、所定の目標値の周りの狭い範囲での厚さ変動を測定するものであるので、目標値毎に検量線を求めておけば、十分厚さ計として使用できる。又、一枚ずつのシートを送るラインでは２枚重ねのシートがあると異常が発生する恐れがあるので、この検出が必要であるが、図６のデータは、この分光透過率測定装置がこのような２枚重ねの発見に使用できることを示している。
（測定結果２）
透過率が大きい被測定物体の例として、ＯＨＰシートの分光透過率を測定した。図７に、ＯＨＰシートを０枚〜１９枚まで１枚ずつ増やして測定したときの分光透過率の値を示す。又、同じデータを対数目盛で表したものを図８に示す。透過率が大きいので、枚数が１９枚になっても小さな誤差で測定できていることが分かる。
【００６９】
図９に、代表的な波長におけるＯＨＰシートの枚数と、分光透過率の対数との関係を示す。紙の場合と異なり、枚数が０〜２０枚の間でほぼリニアな関係が得られている。これらから、厚さの目標値ごとに検量線を適当に設定することにより、十分厚さ計として使用できること、２枚重ねの発見に使用できることが分かる。
【００７０】
図１０に、ＯＨＰシートの枚数を変えた場合の色彩値Ｌ＊、ａ＊，ｂ＊の変化を示す。同じデータとＸ−ＹーＺ系の色彩値の変化を表２に示す。これから明らかなように、枚数の増加に伴いＬ＊値（明るさ）が小さくなるだけでなく、ｂ＊の値が大きくなっている。このことは目視で、枚数の増加に伴い、ＯＨＰシート紙シートの色が黄色味を帯びてきていることと一致している。このことから、半透明体の色彩値は、材料そのものの持つ色彩要因と、膜厚の複合的な関係によって決定されることが明らかである。
【００７１】
【表２】
2005326393.tif 000004
【００７２】
（測定結果３）
測定結果１、測定結果２では無彩色の被測定物体を使用したが、有彩色の被測定物体の例として透明カラーフィルムの分光透過率を測定した。８種類の透明カラーフィルムの分光透過率の測定結果を図１１に示す。又、この結果に基づいて計算した色彩値Ｌ＊、ａ＊，ｂ＊の値を表３に示す。このように、本発明の分光透過率測定装置を用いれば、カラーフィルムの分光透過率、色彩値、色差値が容易に測定できる。
【００７３】
同様の結果が、樹脂、ガラス等について得られることは容易に類推できる。
（表３）
【００７４】
【表３】
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【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の実施の形態の１例であるオンライン分光透過率測定装置の例を示す概要図である。
【図２】検出部内に設置される分光センサと付属回路の概要を示す図である。
【図３】コピー用紙を０枚〜１４枚まで１枚ずつ増やして測定したときの分光透過率の値を示す図である。
【図４】図３と同じデータを対数目盛で示した図である。
【図５】紙の枚数を変えた場合の色彩値Ｌ＊、ａ＊，ｂ＊の変化を示す図である。
【図６】代表的な波長における紙の枚数と、分光透過率の対数との関係を示す図である。
【図７】ＯＨＰシートを０枚〜２０枚まで１枚ずつ増やして測定したときの分光透過率の値を示す図である。
【図８】図３と同じデータを対数目盛で示した図である。
【図９】代表的な波長におけるＯＨＰシートの枚数と、分光透過率の対数との関係を示す図である。
【図１０】ＯＨＰシートの枚数を変えた場合の色彩値Ｌ＊、ａ＊，ｂ＊の変化を示す図である。
【図１１】８種類の透明カラーフィルムの分光透過率の測定結果を示す図である。
【符号の説明】
【００７６】
１…被測定物体、２…Ｃ型フレーム、３…光源部、４…光、５…検出部、６…温度センサ、７…温度センサ、８…計測用計算機、９…高周波電源装置、１１…透過波長可変フィルタ、１２…コリメータ、１３…リニアセンサパッケージ、１４…リニアセンサ、１５…増幅器、１６…Ａ／Ｄ変換器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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